Около 79 года нашей эры римский писатель Плиний Старший заметил в своей «Естественной истории», что бетонные постройки в гаванях, подверженные постоянным нападкам волн, становятся «единой каменной массой, непроницаемой для волн и с каждым днем все крепче». Он не преувеличивал. Мэри Джексон и ее коллеги, применив к древнеримскому пирсу метод изучения вулканических пород, обнаружили, что морская вода, проникающая сквозь древний бетон, оставляет в порах минералы, увеличивающие сцепление материала.
Древние римляне делали бетон, смешивая вулканический пепел с известью и морской водой, а затем добавляя куски вулканического камня в раствор. Сочетание пепла, воды и негашеной извести провоцировало пуццолановую реакцию, названную так в честь города Поццуоли в Неаполитанской бухте. Этот материал римляне использовали для строительства множества архитектурных памятников, включая Пантеон и рынок Траяна в Риме, которые стоят по сей день.
Современный портландцемент, наиболее распространенный вид цемента, похож по своему составу на древнеримский, но с одним отличием — песок и щебень, в отличие от вулканических пепла и камня, инертны. Любая реакция с цементной массой может привести к расширению бетона и образованию трещин. «Реакция взаимодействия щелочей цемента с кремнеземом заполнителя происходит повсеместно и является одной из основных причин разрушения структур портлендцемента», — говорит Джексон.
Глава Vector: «Мы хотим делать ракеты так же просто, как сосиски»
Мнения
Во время предыдущих исследований Джексон и ее коллеги обнаружили в римском морском бетоне редкий материал — глиноземный тоберморит. Кристаллы этого минерала формируются в частицах извести посредством пуццолановой реакции. Эта находка удивила ученых, потому что глиноземный тоберморит очень сложно изготовить, и в лабораторных условиях он требует высоких температур.
В результате исследований геологи выдвинули предположение, что морская вода, проникая внутрь цемента, растворяла компоненты вулканического пепла и позволяла расти минералам, в частности, глиноземному тобермориту. Его структура напоминает кристаллы, которые образуют вулканическую породу и укрепляют цемент, не давая ему раскалываться. Таким образом, под воздействием воды бетонные пирсы римлян становились только крепче.
К сожалению, воспользоваться методом древних римлян сейчас мы не можем. «Рецепт полностью утерян», — говорит Джексон. Точного способа создания древнеримского морского цементного раствора ученые пока не смогли раскрыть или найти в дошедших до нас текстах. Но геологи продолжают экспериментировать с современными материалами, в надежде повторить то, что удалось сделать людям две тысячи лет назад, пишет Phys.org.
Россия потеряет монополию на полеты к МКС из-за Boeing и SpaceX
Кейсы
Канадские ученые используют для увеличения прочности бетона переработанные автомобильные покрышки. Такой материал на 90% меньше подвержен износу, чем обычный, и способствует сокращению выбросов в атмосферу углекислого газа.